Pop

push と同じように、pop はリストを変更したがります。push と違って、実際には何かを返したいです。しかし pop は厄介なコーナーケースにも対処しなければなりません。リストが空だったらどうするのでしょうか？このケースを表現するために、頼れる Option 型を使います。

pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
    // TODO
}

Option<T> は、存在するかもしれない値を表す enum です。これは Some(T) または None のどちらかになります。Link で行ったように、このために独自の enum を作ることもできますが、ユーザーには私たちの戻り値の型が一体何なのかを理解してもらいたいですし、Option はあまりにも広く使われているので 誰もが 知っています。実際、これは非常に基本的なものなので、すべてのファイルで暗黙的にスコープにインポートされますし、そのバリアントである Some と None も同様です（そのため Option::None と書く必要はありません）。

Option<T> の山括弧の部分は、Option が実際には T に対して ジェネリック であることを示しています。つまり、任意の 型について Option を作れるということです！

さて、この Link というものがありますが、これが Empty なのか More を持っているのかはどうやって判断するのでしょうか？ match によるパターンマッチングです！

pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
    match self.head {
        Link::Empty => {
            // TODO
        }
        Link::More(node) => {
            // TODO
        }
    };
}

> cargo build

error[E0308]: mismatched types
  --> src/first.rs:27:30
   |
27 |     pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
   |            ---               ^^^^^^^^^^^ expected enum `std::option::Option`, found ()
   |            |
   |            this function's body doesn't return
   |
   = note: expected type `std::option::Option<i32>`
              found type `()`

おっと、pop は値を返さなければなりませんが、まだそれをしていません。None を返すことも できます が、この場合は、まだこの関数の実装が終わっていないことを示すために unimplemented!() を返すほうがおそらくよいでしょう。 unimplemented!() はマクロ（! はマクロであることを示します）で、そこに到達するとプログラムをパニックさせます（制御された形でクラッシュさせるようなものです）。

pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
    match self.head {
        Link::Empty => {
            // TODO
        }
        Link::More(node) => {
            // TODO
        }
    };
    unimplemented!()
}

無条件のパニックは、発散関数の一例です。発散関数は呼び出し元に決して戻らないため、任意の型の値が期待される場所で使うことができます。ここでは、 unimplemented!() が Option<T> 型の値の代わりに使われています。

また、プログラム内で return を書く必要がないことにも注意してください。関数内の最後の式（基本的には行）が暗黙的にその戻り値になります。これにより、本当に単純なことを少し簡潔に表現できます。他の C 系言語と同じように、return を使って明示的に早期リターンすることも常にできます。

> cargo build

error[E0507]: cannot move out of borrowed content
  --> src/first.rs:28:15
   |
28 |         match self.head {
   |               ^^^^^^^^^
   |               |
   |               cannot move out of borrowed content
   |               help: consider borrowing here: `&self.head`
...
32 |             Link::More(node) => {
   |                        ---- data moved here
   |
note: move occurs because `node` has type `std::boxed::Box<first::Node>`, which does not implement the `Copy` trait
  --> src/first.rs:32:24
   |
32 |             Link::More(node) => {
   |                        ^^^^

勘弁してくれ Rust、もう放っておいて！いつものように、Rust は私たちにめちゃくちゃ怒っています。ありがたいことに、今回は詳細も全部教えてくれています！デフォルトでは、パターンマッチはその中身を新しい分岐へムーブしようとしますが、ここでは self を値として所有していないので、それはできません。

help: consider borrowing here: `&self.head`

Rust は、これを修正するために match に参照を追加すべきだと言っています。🤷‍♀️ 試してみましょう。

pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
    match &self.head {
        Link::Empty => {
            // TODO
        }
        Link::More(node) => {
            // TODO
        }
    };
    unimplemented!()
}

> cargo build

warning: unused variable: `node`
  --> src/first.rs:32:24
   |
32 |             Link::More(node) => {
   |                        ^^^^ help: consider prefixing with an underscore: `_node`
   |
   = note: #[warn(unused_variables)] on by default

warning: field is never used: `elem`
  --> src/first.rs:13:5
   |
13 |     elem: i32,
   |     ^^^^^^^^^
   |
   = note: #[warn(dead_code)] on by default

warning: field is never used: `next`
  --> src/first.rs:14:5
   |
14 |     next: Link,
   |     ^^^^^^^^^^

やった、またコンパイルできました！では、そのロジックを考えてみましょう。Option を作りたいので、そのための変数を作りましょう。Empty の場合は None を返す必要があります。 More の場合は Some(i32) を返し、リストの head を変更する必要があります。では、基本的にそれをやってみましょうか？

pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
    let result;
    match &self.head {
        Link::Empty => {
            result = None;
        }
        Link::More(node) => {
            result = Some(node.elem);
            self.head = node.next;
        }
    };
    result
}

> cargo build
   Compiling lists v0.1.0 (/Users/ADesires/dev/temp/lists)
error[E0507]: cannot move out of borrowed content
  --> src/first.rs:35:29
   |
35 |                 self.head = node.next;
   |                             ^^^^^^^^^ cannot move out of borrowed content

head

desk

共有参照しか持っていないのに、node からムーブしようとしています。

一歩戻って、何をしようとしているのか考えたほうがよさそうです。やりたいことは次のとおりです。

リストが空かどうかを確認する。
空なら、単に None を返す
空でないなら
- リストの head を取り除く
- その elem を取り出す
- リストの head をその next に置き換える
- Some(elem) を返す

重要な洞察は、私たちはものを 取り除きたい ということです。つまり、リストの head を 値として 取得したいということです。&self.head から得られる共有参照を通じて、それを行うことは絶対にできません。また、私たちは self への可変参照「しか」持っていないので、何かをムーブする唯一の方法は、それを 置き換える ことです。また Empty ダンスをすることになりそうです！

試してみましょう。

pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
    let result;
    match mem::replace(&mut self.head, Link::Empty) {
        Link::Empty => {
            result = None;
        }
        Link::More(node) => {
            result = Some(node.elem);
            self.head = node.next;
        }
    };
    result
}

cargo build

   Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.22s

O M G

どんな 警告もなくコンパイルできました！！！！！

実は、ここで個人的な lint を適用します。返すためにこの result という値を作りましたが、実際にはまったく必要ありませんでした！関数が最後の式として評価されるのと同じように、すべてのブロックもその最後の式として評価されます。通常はセミコロンでこの振る舞いを抑制します。その場合、ブロックは代わりに空のタプル () として評価されます。これは実際、push のように戻り値を宣言しない関数が返す値です。

したがって、代わりに pop は次のように書けます。

pub fn pop(&mut self) -> Option<i32> {
    match mem::replace(&mut self.head, Link::Empty) {
        Link::Empty => None,
        Link::More(node) => {
            self.head = node.next;
            Some(node.elem)
        }
    }
}

こちらのほうが少し簡潔で慣用的です。Link::Empty 分岐では波括弧が完全になくなっていることに注意してください。評価する式が 1 つしかないからです。単純なケースのための、ちょっと便利な省略記法です。

cargo build

   Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.22s

いいですね、まだ動きます！

Keyboard shortcuts

Learning Rust With Entirely Too Many Linked Lists 日本語版

Pop